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首頁(yè) - 新聞資訊 - 技術(shù)文章 |
| 汽車(chē)懸架用組合發(fā)條彈簧機(jī)構(gòu)底板沖壓件的設(shè)計(jì) |
本文針對(duì)提出的新型車(chē)用組合發(fā)條機(jī)構(gòu)，分析了其底板結(jié)構(gòu)和性能。利用ANSYS 軟件對(duì)其進(jìn)行了靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，結(jié)果表明底板的一階模態(tài)頻率較低，因此提出了增加加強(qiáng)筋、增大局部尺寸和增加局部臺(tái)階結(jié)構(gòu)，通過(guò)模態(tài)仿真計(jì)算顯示增加局部臺(tái)階結(jié)構(gòu)的方案能有效提升底板的機(jī)械性能。國(guó)外資料有針對(duì)回收汽車(chē)懸架振動(dòng)的研究，其中奧迪于2015 年展示了eRot 概念車(chē)，其改進(jìn)的電動(dòng)阻尼器已經(jīng)能很好回收懸架振動(dòng)能量，加拿大有大學(xué)報(bào)道進(jìn)行了懸架振動(dòng)能量回收的研究。國(guó)內(nèi)吉林大學(xué)的于長(zhǎng)淼等通過(guò)串聯(lián)齒輪齒條機(jī)構(gòu)，將懸架的直線位移轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在實(shí)現(xiàn)懸架需要的阻尼的同時(shí)回收懸架振動(dòng)能量。上海交通大學(xué)的曹民等研究了改進(jìn)后的主動(dòng)懸架特性，同時(shí)也兼顧回收懸架振動(dòng)能量。這些研究顯示回收懸架振動(dòng)能量，在大部分道路條件下，能顯著改善汽車(chē)的整車(chē)效率和提升舒適性。因而提出了車(chē)輛懸架用組合發(fā)條彈簧，變懸架的直線位移運(yùn)動(dòng)為發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)懸架需要的彈性變形和阻尼功能，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。通過(guò)內(nèi)齒傳動(dòng)并聯(lián)的發(fā)條彈簧滿足了懸架需要的彈性力要求，發(fā)電機(jī)軸與發(fā)條彈簧軸通過(guò)鋼絲繩實(shí)現(xiàn)連接傳動(dòng)，將懸架的小位移變形轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)軸的大角度轉(zhuǎn)動(dòng)。在懸架發(fā)生變形時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，控制發(fā)電機(jī)的輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)阻尼的調(diào)節(jié)。因而該彈簧機(jī)構(gòu)將懸架的彈性元件和阻尼元件扁平化，同時(shí)具有回收懸架振動(dòng)能量的功能。樣機(jī)的底板采用鋁合金底板，使用數(shù)控加工中心加工后獲得，這導(dǎo)致加工時(shí)間較長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低。而將底板改為沖壓件，則能大幅提高生產(chǎn)效率、材料利用率，進(jìn)一步提升發(fā)條彈簧機(jī)構(gòu)的輕量化和結(jié)構(gòu)的緊湊。底板機(jī)械性能分析對(duì)底板進(jìn)行沖壓件的改進(jìn)設(shè)計(jì)，發(fā)條彈簧安裝孔進(jìn)行壓延拉伸處理，使得安裝孔的強(qiáng)度得到加強(qiáng)。安裝發(fā)條彈簧的外溝槽采用盲槽結(jié)構(gòu)，以加強(qiáng)這部分區(qū)域的強(qiáng)度。安裝電機(jī)的外圍采用通孔結(jié)構(gòu)，與電機(jī)的外圍形狀相配合，由于該局部尺寸較小，均為薄壁件，為提高其仿真計(jì)算結(jié)果的精度，對(duì)其進(jìn)行了局部加密，改進(jìn)后的仿真模型如圖2 所示。仿真模型施加的力和約束如圖3 所示，其中心具有周布的6 個(gè)發(fā)條彈簧，其尺寸受到傳動(dòng)內(nèi)齒圈尺寸的限制，同時(shí)也受到高度的限制。傳動(dòng)內(nèi)齒圈取較小的尺寸，則車(chē)身對(duì)應(yīng)部位將不需要空出較大空間來(lái)容納懸架彈簧，使得車(chē)身內(nèi)部容積增大。擴(kuò)展發(fā)條彈簧用來(lái)補(bǔ)充發(fā)條彈簧的彈力，橫向布置是為了在汽車(chē)中更容易布置。圖3 中，A 安裝螺栓處約束，B 安裝小軸承處約束，C 安裝大軸承處約束，選擇中心發(fā)條彈簧的截面高度為0.65mm，截面寬度為7mm，計(jì)算獲得的D、E、F、G、H、I 中心發(fā)條彈簧施加的最大彈力為20N，J、K 擴(kuò)展發(fā)條彈簧施加的最大彈力為30N。
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